[實(shí)用新型]一種零差正交光纖干涉測振裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720423638.5
• 申請(qǐng)日: 2017-04-21
• 公開（公告）號(hào): CN206959981U
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付群健;常天英;張瑾;陳建冬;高文智;崔洪亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G01H9/00
• 分類號(hào): G01H9/00
• 代理公司: 長春市四環(huán)專利事務(wù)所(普通合伙)22103
• 代理人: 張建成

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于檢測儀器領(lǐng)域，主要介紹一種零差正交光纖干涉測振裝置。

背景技術(shù)

近年來，隨著現(xiàn)代工業(yè)和新技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)振動(dòng)測量裝置的精度要求越來越高，光學(xué)方法高精度測量振動(dòng)信號(hào)的技術(shù)受到廣泛的重視，尤其是在一些特定的研究領(lǐng)域，比如精密加工中的微納測量、高精度高靈敏度檢波器的標(biāo)定等，其應(yīng)用需求日益迫切，因此，高精度的振動(dòng)測量有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，如何尋找更加精確的測量微振動(dòng)方法以及裝置是一項(xiàng)很重要的工作。

基于現(xiàn)有的技術(shù)，相關(guān)儀器及測量方法相繼出現(xiàn)，例如：雙頻激光干涉測振儀(程兆谷；高海軍，雙頻激光干涉儀，CN200410052915.3)，零差激光干涉測振儀(王鳴等，正交型零差激光干涉儀及其測量方法，CN201510287943.1)，但這些儀器存在體積龐大，光學(xué)元件分立，光路調(diào)整復(fù)雜因等缺點(diǎn)，因此如何提高精度的同時(shí)并簡化裝置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)整測量，并獲得更高精度的測量值是目前亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型目的在于提供一種零差正交光纖干涉測振裝置，本實(shí)用新型是針對(duì)高精度振動(dòng)測量應(yīng)用，提供一種高精度、高穩(wěn)定度的基于零差正交干涉技術(shù)的光纖式測振裝置。

本實(shí)用新型之一種零差正交光纖干涉測振裝置，所述裝置包括：激光光源(1)，第一偏振控制器(2)，保偏2×2耦合器(3)，第二偏振控制器(4)，壓電陶瓷(5)，振動(dòng)傳感探頭(8)，第一反射鏡(6)，第二反射鏡(7)，偏振分束器(9)，光電探測器1(11)，光電探測器2(10)，振動(dòng)解調(diào)模塊(12)。由激光光源發(fā)出線偏振光，經(jīng)過第一偏振控制器變成圓偏振光，經(jīng)過保偏2×2耦合器分成兩束，第一束經(jīng)由第二偏振控制器，壓電陶瓷，第一反射鏡反射；第二束經(jīng)過振動(dòng)傳感探頭，第二反射鏡反射，兩束反射光經(jīng)過保偏2×2耦合器傳輸?shù)狡穹质鞣殖蓛墒坏母缮嫘盘?hào)分別被光電探測器1和光電探測器2接收，兩路正交的干涉信號(hào)被振動(dòng)解調(diào)模塊解調(diào)得到高精度被測振動(dòng)信息。

如圖3所示，光電探測器1與光電探測器2所接收到的正交信號(hào)I₁(t)、I₂(t)分別為：

這里，I₀為激光光源發(fā)出光的光強(qiáng)，k_v為干涉條紋可見度，為被測干涉儀相位變化信號(hào)，與被測振動(dòng)引起的振動(dòng)傳感探頭光纖伸長量ΔL之間的關(guān)系如下：

這里n為光纖纖芯折射率，λ₀為真空中傳播的波長。

解調(diào)模塊通過分析光電探測器1和光電探測器2所接受的信號(hào)結(jié)合，并以光電探測器1的電信號(hào)進(jìn)行干涉信號(hào)的變化記錄對(duì)應(yīng)的振動(dòng)傳感探頭的光纖伸長量，光纖伸長量每增長半個(gè)波長長度λ₀/2(圖3中A點(diǎn)由下到上變化)，光電探測器1信號(hào)變化π，而光電探測器2的電信號(hào)由小變大穿過直流偏置量I₀，而光纖伸長量縮短半個(gè)波長長度λ₀/2(圖3中A點(diǎn)，由上到下變化)，光電探測器1信號(hào)變化π，而光電探測器2的電信號(hào)由大變小穿過直流偏置量I₀，因此光電探測器2為振動(dòng)方向判斷信號(hào)，而光電探測器1為干涉信號(hào)累計(jì)信號(hào)，二者配合使用，從而得到高精度振動(dòng)變化信息。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：

(1)光路直接得到兩路正交光信號(hào)，降低解調(diào)模塊設(shè)計(jì)難度；

(2)全光纖光路調(diào)整容易，結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)時(shí)性好，便于測量測量速度快，提高測量效率；

(3)探頭制作簡單，靈敏度高；

(4)光路中的壓電陶瓷是高精度控制器件，用于補(bǔ)償初始相位差，進(jìn)而提高整個(gè)裝置的精度。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的一種零差正交光纖干涉測振裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的振動(dòng)傳感探頭。振動(dòng)傳感探頭包括三部分：圓柱形彈性元件(81)，輸入保偏光纖(82)，輸出保偏光纖(83)。

圖3是光電探測器1和光電探測器2的探測信號(hào)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式：